JP2012216961A - トラヒック制御方法及びゲートウェイ仮想化ノード装置 - Google Patents

トラヒック制御方法及びゲートウェイ仮想化ノード装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2012216961A
JP2012216961A JP2011080163A JP2011080163A JP2012216961A JP 2012216961 A JP2012216961 A JP 2012216961A JP 2011080163 A JP2011080163 A JP 2011080163A JP 2011080163 A JP2011080163 A JP 2011080163A JP 2012216961 A JP2012216961 A JP 2012216961A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
traffic
virtual network
network
virtual
virtualization node
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2011080163A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryoichi Kawahara
亮一 川原
Kensho Kamiyama
憲昭 上山
Tatsuya Mori
達哉 森
Haruhisa Hasegawa
治久 長谷川
Teruhiro Nakao
彰宏 中尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
University of Tokyo NUC
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
University of Tokyo NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp, University of Tokyo NUC filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2011080163A priority Critical patent/JP2012216961A/ja
Publication of JP2012216961A publication Critical patent/JP2012216961A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

【課題】 単一ドメインに閉じず、トラヒックの変動に対応して輻輳を回避して品質を維持できるようなトラヒック制御を行う。
【解決手段】 本発明は、エンドホストまたはサーバから、あるフローからのパケットが該ゲートウェイ仮想化ノードに到着すると、ゲートウェイ仮想化ノードが、予め定めた測定期間Tの間に到着したトラヒック量(パケット数またはバイト数)をフロー毎にカウントしておき、該トラヒック量と、予め定めた閾値を比較して、トラヒックが閾値を超えていれば、長大トラヒックと判定し、トラヒック識別情報と、各仮想ネットワーク内のトラヒック情報を用いて、複数存在する仮想ネットワークの中から適切な仮想ネットワークを選択してパケットを転送することでトラヒックを制御する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、トラヒック制御方法及びゲートウェイ仮想化ノード装置に係り、特に、仮想ネットワーク技術を用いてネットワークを流れるトラヒックの転送効率を向上させるためのトラヒック制御方法及びゲートウェイ仮想化ノード装置に関する。
IPネットワークを代表するインターネットは、多様なアプリケーションの収容を可能とすべく発展・普及してきており、その一方で、QoS(Quality of Service)に対する要求も高まってきている。
一方で、端末の多様化・高機能化及びアプリケーションの多様化に伴い、ネットワークを流れるトラヒックは年々増加し、またそのトラヒックパターン(交流トラヒックパターンや時間変動パターン)も大きく変動すると予想される。今後、トラヒックの増加に加えて、アクセス帯域や端末の高速化に伴い、ネットワークにトラヒックが集中して輻輳や品質劣化が生じることが問題になってくると考えられる。
現在のIPネットワークでは、トラヒックはOSPF(Open Shortest Path First)のように最短ホップ経路に従うため、トラヒックが集中すると品質が劣化してしまうという問題がある。このような問題を回避する方法として、単一キャリアに閉じてトラヒックエンジニアリングを行う技術として、MPLS(Multi Protocol Label Switching)を用いることが考えられる。しかしながら、MPLS を用いてサービス毎のトラヒックエンジニアリングを実現するには、エッジルータにおいて他の全エッジルータへのLSP(Label Switching Path) を確立する必要がある。この場合、コアルータでは、エッジルータ数の二乗のオーダのさらにサービス数倍のオーダのエントリが必要となる。また、MPLS によるトラヒックエンジニアリングでは、主に予めLSP を張ることを前提としているため、ネットワークの規模が大きくなったり、サービス数が増えるとスケールしないという問題があった。
例えば、交流トラヒックが与えられた/測定できたときに、ネットワーク内の各リンク使用率が均一となるようにLSP をエッジルータ間で張る方法が検討されている(例えば、非特許文献1〜3参照)。しかしながら,予めトラヒック交流を予測する必要があるという問題点があった。
また、ingress-egress エッジルータペアの間に複数のLSP を張っておき、ネットワーク内部の各リンク使用率を一定周期毎に監視して、入側エッジルータに新規フローが到着したら、コストの低いパスを高い確率で選択するようにして負荷分散を図る方法がある(例えば、非特許文献4参照)。ネットワーク内部のリンク使用率を監視する代わりに、エッジノードペアの間で試験パケットを用いて各パスの品質を観測する方法もある(例えば、非特許文献5〜10参照)。いずれの方法もLSP を予め静的に設定することを前提としているため、サービス毎のトラヒックエンジニアリングを実現する場合には、スケーラビリティに問題があった。
また単一ドメインに閉じたケースのみにしか適用できないという課題もあった。
一方、利用者の多様な要求に柔軟に対応できるネットワーク技術としてネットワークの仮想化技術が近年注目されている。ネットワークの仮想化技術は、物理ネットワークを複数の論理ネットワークにスライスして仮想ネットワークを構築する技術である(例えば、非特許文献11,12参照)。これら仮想ネットワークの利用形態としては、
・各研究者が独自のプロトコルを検証するために,各仮想ネットワークを提供する(例えば、非特許文献11,12参照);
・物理ネットワークリソースを借りて,仮想ネットワークサービスを提供する仮想ネットワークサービス事業者向けにネットワークを提供する(例えば、非特許文献13,14参照);
・ユーザ毎にスライスを割り当てて,契約に応じてスライス数を変えることで差別化サービスを提供する(例えば、非特許文献15参照):
というものが考えられている。このような仮想化技術を使うことで、単一ドメインに閉じずに複数ドメインに跨って仮想ネットワークを構築することも可能となる。
Y.Wang, Z.Wang, and L. Zhang, "Internet traffic engineering without full mesh overlaying," IEEE INFOCOM2001, vol.1, pp.565-571, 2001. Y. Wang, and Z. Wang, "Explicit routing algorithms for Internet traffic engineering," IEEE ICCN99, pp.582-588, 1999. X. Xiao, A. Hannan, and B. Bailey,and L.M.Ni, "Traffic Engineering with MPLS in the Internet," IEEE Netw., vol.14, no.2, pp.28-33, March/April 2000. I. Stoica,and H Zhang, "LIRA:An approach for service differentiation in the Internet," Proc. NOSSDAV'98, June 1998. A. Elwalid, C. Jin, S. Low, and I. Widjaja, "MATE: MPLS adaptive traffic engineering," IEEEINFOCOM2001, pp.1300-1309, 2001. D. Gao, Y. Shu, S. Liu, and O.W.W. Yang, "Delaybased adaptive load balancing in MPLS networks," IEEE ICC2002, pp.1184-1188, 2002. T. Saad, T. Yang, D. Makrakis, and V. Groza, "Diffservenabled adaptive traffic engineering over MPLS," IEEE ICII 2001,vol.2, pp.128-133,2001. E. Dinan, D.O. Awduche, and B. Jabbari, "Analytical framework for dynamic traffic partitioning in MPLS," IEEE ICC2000, pp.1604-1608, 2000. S.D. Patek, R. Venkateswaran,and J. Liebeherr, "Enhancing aggregate QoS through alternate routing," IEEE GLOBECOM'00, vol.1,pp.611-615,2000. R. Kawahara, "An adaptive load balancing method for multiple paths using flow statstics and its performance analysis," IEICE Trans. Commun., Vol. E87-B, No. 7, July 2004. Andy Bavier, Nick Feamster, Mark Huang, Larry Peterson, and Jennifer Rexford, "In VINI Veritas: Realistic and controlled network experimentation," Proc. ACM SIGCOMM, September 2006. GENI http://www.geni.net/wp-content/uploads/2009/04/geni-at-a-glance-final.pdf Cabo: Concurrent Architectures are Better than One. Nick Feamster, Georgia Tech Lixin Gao, UMass Amherst Jennifer Rexford, Princeton. G. Schaffrath et al., "Network Virtualization Architecture: Proposal and Initial Prototype," ACM SIGOMM 209 Workshop VISA, 2009. Katsushi Kobayashi, `` Flexible Arrays of Inexpensive Network (FAIN): Toward global parallelism in the Internet to satisfy future traffic growth,'' ACM CoNEXT 2008 ReArch, 2008.
ネットワークの仮想化技術を使うことで、単一ドメインに閉じずに複数ドメインに跨って仮想ネットワークを構築することも可能となる。しかしながら、上述したように、これら先行検討では、ネットワークを仮想化する方法、または仮想化されたネットワークをユーザやサービスに応じて仮想ネットワークを分けて使う方法についての検討であり、トラヒックエンジニアリングを具現化する方法ではない、という問題点があった。
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、単一ドメインに閉じず、トラヒックの変動に対応して輻輳を回避して品質を維持できるようなトラヒック制御方法及びゲートウェイ仮想化ノード装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明は、ある物理ネットワークに接続する仮想化ノードによって構築される論理網である仮想ネットワークがあるとし、複数の仮想ネットワークが構成されているとし、該仮想ネットワークの境界においてどの仮想ネットワークへパケットを送信するかを決定するゲートウェイ仮想化ノードが存在し、エンドホストまたはサーバは該ゲートウェイ仮想化ノードを介して仮想ネットワークに接続するようなネットワークにおいて、
前記ゲートウェイ仮想化ノードは、
エンドホストまたはサーバから、あるフローからのパケットが当該ゲートウェイ仮想化ノードに到着すると、
トラヒック測定により得られた該フローのトラヒック識別情報と、各仮想ネットワーク内のトラヒック情報を用いて、複数存在する仮想ネットワークの中から適切な仮想ネットワークを選択してパケットを転送することでトラヒックを制御する仮想ネットワーク決定ステップを行うことを特徴とする。
上述のように、本発明によれば、単一ドメインに閉じず、トラヒックの変動に対応して輻輳を回避して品質を維持できるようなトラヒック制御の方法およびその装置を提供することができる。
本発明の第1の実施の形態における仮想ネットワークと物理ネットワークの基本構成を示す図である。 本発明の第1の実施の形態におけるゲートウェイ仮想ノードの構成図である。 本発明の第1の実施の形態における物理ネットワークサーバの構成例である。
以下図面と共に、本発明の実施の形態を説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態における仮想ネットワークと物理ネットワークの基本構成を示す。
仮想ネットワーク10にある仮想化ノード20は、論理的に接続しているとする。つまり、論理的に接続されているとは、例えば、物理ネットワーク30がIPネットワークである場合には、その接続先仮想化ノードのIPアドレスを知っており、通信可能な状態にある。また、物理ネットワーク30はいくつかの物理ルータ40で構成されている。また、各仮想ネットワーク10および物理ネットワーク30には管理サーバ100,200が存在する。なお、図1では、長大トラヒックのために用意された仮想ネットワークM個を記載しており、この仮想ネットワーク以外に、非長大トラヒック用の仮想ネットワークが別途存在するものとする。
本図において、各仮想ネットワークi(i=1からM)を構成する仮想化ノード20は、物理ルータ40内に存在する。仮想ネットワークiの仮想化ノード20は、仮想ネットワークiに属するパケットに対するルーチング処理(どのノードへパケットを転送すべきか決定)を行う。また、物理ネットワーク30と物理的に接続されたゲートウェイ仮想化ノード50が存在する。
図2は、本発明の第1の実施の形態におけるゲートウェイ仮想化ノードの構成例を示す。
同図に示すゲートウェイ仮想化ノード50は、トラヒック識別部51、仮想ネットワーク決定部52、輻輳品質状態管理部53から構成される。
トラヒック識別部51は、エンドホストまたはサーバからパケットが転送されてきたら、予め定めた測定期間Tの間に到着したトラヒック量(パケット数またはバイト数)をフロー毎にカウントし、メモリ(図示せず)に格納しておき、該トラヒック量と、予め定めた閾値と比較してトラヒックが閾値を超えていれば、長大トラヒックと判定する。長大トラヒックと判定されなかったパケットは、非長大トラヒック用の仮想ネットワークへパケットを転送する。長大トラヒックと判定されたパケットは、仮想ネットワーク決定部52へ転送する。ここで、「フロー」とは、例えば、下位の物理ネットワークがIPネットワークであれば、{発信元IPアドレス(srcIP)、着信先IPアドレス(dstIP)、発信元ポート番号1(srcPort)、着信先ポート番号(dstPort)、プロトコル(Protocol)}の5つ組みを同じくするパケット群と定義してもよいし、{srcIP、dstIP}の2つ組みで定義してもよい。
仮想ネットワーク決定部52は、輻輳品質状態管理部53から、各仮想ネットワークi(i=1〜M)における測定区間tでのネットワークの輻輳品質状態を表すメトリックr(i,t)を読み出す。r(i,t)と予め定めた閾値Thrを比較し、r(i,t)<Thrを満たす仮想ネットワークのうち、r(i,t)が最大となる仮想ネットワークを選択する。なお、閾値を低めに設定することで、長大トラヒックのようなネットワークに対してインパクトの大きいフローを特定の仮想ネットワーク集約させることができる。その結果生じる空き帯域を他の種別のトラヒック(リアルタイム性重視トラヒック)へと割り当てることが可能となる。
輻輳品質状態管理部53は、各仮想化ノードにおいて一定周期毎に測定している測定情報(仮想ネットワークiにおける測定区間tでの各仮想化ノード間に張られた仮想リンクjの使用帯域vuij(t))を収集し、蓄積している。一方、仮想リンクjに割り当てられた仮想リンク帯域をVCijとする。このとき、測定情報を用いて仮想ネットワークのメトリックを
Figure 2012216961
として計算する。但し、Si(X)は、仮想ネットワークiにおいて該入側 - 出側ゲートウェイノードペアXの通信経路上に存在する仮想リンクの集合である。
この方法は、各仮想ネットワーク10を構成する仮想リンク20に対して、使用可能な仮想リンク帯域VCijを割り当てられていることを前提としている。つまり、他の仮想ネットアワークのリンクを流れるトラヒックの影響を受けることなく、割当帯域VCijは仮想ネットワークiが利用可能としている。
上記のゲートウェイ仮想化ノード50は、上記の手順でいずれかの仮想ネットワーク10を選択し、その仮想ネットワーク10にパケットを転送する。仮想ネットワーク10上でパケットを転送する方法としては、例えば、物理ネットワーク30がIPネットワークだとすると、仮想化ノード間をIP上でトンネルを設定し、それを仮想リンクとして使用する。例えば、ゲートウェイ仮想化ノード50で、このパケットは仮想ネットワークAに向けて転送すると決定した場合は、パケットを該仮想ネットワークAを構成する仮想リンク(トンネル)を通過させる。
次に、物理ネットワーク管理サーバ200について説明する。
図3は、本発明の第1の実施の形態における物理ネットワーク管理サーバの構成例を示す。
同図に示す物理ネットワーク管理サーバ200は、物理リンク状態管理部210、仮想リンク状態管理部220、仮想リンクウェイト変更部230から構成される。
物理リンク状態管理部210では、測定区間tにおける物理リンクjの使用帯域uj(t)を測定している。また物理リンクjの帯域をCjとして、メトリック(Cj−uj(t))を計算し、その値が予め定めた閾値を下回ったら、該リンクj*が輻輳していると判断し、その旨を仮想リンク状態管理部220へ通知する。
仮想リンク状態管理部220では、各仮想ネットワークiの仮想化ノードから仮想リンクjの使用帯域vuij(t)を収集し管理している。物理リンク状態管理部210からの通知(物理リンクj*が輻輳している旨の通知)を受信したら、該物理リンクを経由する仮想リンクj*の使用帯域vuij*(t)を読み出して、仮想リンクウェイト変更部230へ通知する。
仮想リンクウェイト変更部230では、使用帯域vuij*(t)に関する上位N個の各仮想ネットワークiに対して、該仮想ネットワークiの仮想リンクjのリンクウェイトをVijとして、Vij*をX倍(X>1)とし、Vij(j≠j*)をY倍(Y<1)する。但し、Xは、予め定めた増加係数α(α>1)と、リンク使用帯域xに関する単調増加関数f(x)を用いて、
Figure 2012216961
とする。またYについては、ウェイト変更後のVijの和が変更前と等しくなるように、Yを設定する。以上の設定変更後のウェイトの値を、仮想化ノード20へ通知する。
仮想化ノード20では、各仮想ネットワークiでの経路制御アルゴリズムとしてOSPFを用い、OSPFで使用される仮想リンクのリンクウェイトを物理ネットワーク管理サーバ200からの指示に従って変更する。これにより、特定の物理リンクにトラヒック集中しないようにする。
以上の手順を、一定周期毎に実施することで、特定リンクへの負荷集中を回避する。
また、一定周期毎に実施する代わりに、以下の手順で実施してもよい。
測定区間tにおける、入側−出側ゲートウェイ仮想化ノードペア間の仮想ネットワークiでの交流トラヒックが測定できているとする。その場合、上記の手順でリンクウェイトを調整した後に、該交流トラヒックがどのルートにどれだけ流れるかを推定する(OSPFを前提としているので、リンクウェイトが決定すれば、ダイクストラ法により各入側−出側ゲートウェイ仮想化ノードペアのルートが決定し、そのルートに沿って、交流トラヒックが流れるとして、各リンクへのトラヒック量を算出可能である)。つまり、現在輻輳しているリンクj*の使用帯域がどの程度削減されるかを推定でき、制御後の使用帯域推定値uj(t)estを用いて、メトリック(Cj− uj(t)est)を計算し、その値が予め定められた閾値を下回っていたら、リンクウェイトを再度同じ手順で増加させる。以上を、メトリック(Cj− uj(t) est)が予め定めた閾値を上回るまで繰り返し、その最終的なリンクウェイトを次測定区間t+1でのリンクウェイトとして決定する。
上記の方法において、メトリックが、ネットワークの空きリンク帯域、あるいは、スループットを表しているため、その値が最も大きいネットワークを選択することで、高スループットを実現しようとしている。
なお、この方法で仮想ネットワークを選定するタイミングとしては、新規に発生したフローについて仮想ネットワークを決定し、そのフローは通信が終了するまで同じ仮想ネットワークを使用する方法、あるいは、一定周期毎に仮想ネットワークを選択し直す方法等がある。
[第2の実施の形態]
第1の実施の形態では、長大トラヒックまたはスループット重視トラヒックを対象にしていたのに対して、本実施の形態では、音声通信サービスのようなリアルタイム性重視トラヒックを対象にした場合について述べる。
本実施の形態における第1の実施の形態からの変更点は以下の通りである。
・ゲートウェイ仮想ノード50内のトラヒック識別部51において、パケット間隔およびパケットサイズの分布を測定し、例えば、文献「太井, 阿多, 岡, "環境非依存型オンラインリアルタイムトラヒック識別手法," 信学技報NS2007-34, 2007年6月.」の技術を用いてリアルタイム通信トラヒックか否かを判定する。
・ゲートウェイ仮想ノード50内の輻輳品質状態推定部53において、各仮想ネットワークi(i=1〜M)における測定区間tでのネットワークの品質状態を表すメトリックr(i,t)として、試験パケットあるいは通信中のフローを測定することで得られる遅延時間やパケット損失率とする。
具体的には、仮想ネットワークiにおいて該入側 - 出側ゲートウェイ仮想化ノードペアXの間における遅延時間またはパケット損失率をr(i,t)、あるいは、そのようにゲートウェイペア毎ではなく仮想ネットワーク全体としての遅延時間またはパケット損失率の平均あるいはXパーセンタイル値をr(i,t)とする。
・仮想ネットワーク決定部52において、まず、測定区間tにおける仮想ネットワークiに対する重みをw(i,t)とおく。その初期値をw(i,1)=1(全てのiについて)とする。そして、区間t=1においては、仮想ネットワークiを確率w(i,1)/Σw(i,1)で選択する。区間tにおいてメトリックr(i,t)を測定したら、次周期で用いる重みを
Figure 2012216961
と更新する。ただし、βは、0<β<1を満たす予め定めるパラメータであり、rmaxも予め設定するパラメータでr(i,t)の取りうる値の最大値に設定する。つまり、
0≦r(i,t)/rmax≦1
となるようにする。そして、区間t(>1)においては、仮想ネットワークiを確率w(i,t)/Σw(i,t)で選択する。
[第3の実施の形態]
第1の実施の形態では、ゲートウェイ仮想ノード50内のトラヒック識別部51において、フロー毎のトラヒック量を測定して長大トラヒックを識別していたのに対して、通信事業者がサービス提供のための物理ネットワーク30を複数の仮想ネットワークにスライスしてサービスを行うとし、その通信事業者内で利用されるアプリケーションに対して、ポート番号をサービス種別毎に割り当てて、ゲートウェイ仮想化ノード50では、ポート番号をみて、リアルタイム性重視トラヒックかスループット重視トラヒックかといった分類を行ってもよい。
上記の具体的サービス例としては、背景技術の項で述べたように、仮想ネットワークサービス事業者が複数の仮想ネットワークを用意してサービスする形態が考えられる。あるいは、別の例として、物理ネットワークを有する通信事業者が自身の提供するサービスの効率的な提供を目的として仮想ネットワークを利用する形態も考えられる。
後者の具体例として、例えば、音声通信サービスX(リアルタイム性重視)とデータ通信サービスY(スループット重視)を提供するとし、各サービス向けの仮想ネットワークを各々複数面用意し、まずフローが発生するとXかYのいずれのサービスを判断する.例えばXだったとすると、次にX用に用意された複数の仮想ネットワークのうち、各仮想ネットワークのトラヒック状況に応じて,適切な仮想ネットワークを選択する。
なお具体的な仮想ネットワーク選択方法については、後述する。
[第4の実施の形態]
第1の実施の形態で用いたメトリックの代わりとして以下を用いてもよい。
仮想ネットワークiにおいて、測定区間tにおける各仮想化ノード間に張られた仮想リンクjの使用帯域vuij(t)を測定しているとし、また仮想リンクjに割り当てられた仮想リンク帯域をVCijとする。このとき、
Figure 2012216961
をメトリックとする。ただし、Siは、仮想ネットワークi上の全ての仮想リンクの集合である。
第1の実施の形態では、入側−出側仮想化ゲートウェイノードペア毎にメトリック計算しているのに対し、本実施の形態では、ペア毎に情報管理せず、仮想ネットワーク全体でメトリックを計算している。こうすることで管理すべき情報の量を削減している。
[第5の実施の形態]
第1の実施の形態で用いたメトリックの代わりとして、以下を用いてもよい。
各仮想ネットワークiに対して、試験パケットを用いて測定区間tにおける該入側 - 出側ゲートウェイノードペアXのスループットを測定し、それをメトリックr(i,t)とする。あるいは,試験パケットを用いる代わりに測定区間tにおいて実際に通信中のフローのスループットを測定してもよい。
[第6の実施の形態]
第1の実施の形態で用いたメトリックの代わりとして以下を用いてもよい。
各仮想ネットワークi(i=1〜M)に対して、孤立した仮想リンク帯域を割り当てる代わりに、M個の仮想ネットワークで物理リンク帯域(あるいはそのM個の仮想ネットワークで共有して利用可能な仮想リンク帯域)を共有しているとする。このとき、測定区間tにおける物理リンクjの使用帯域ujを測定しているとし、また物理リンクjのリンク帯域をCjとする。このとき、
Figure 2012216961
をメトリックとする。但し、Si(X)は仮想ネットワークiにおいて、該入側−出側ゲートウェイノードペアXの通信経路上に存在する仮想リンクの集合である。
仮想ネットワーク決定部52では、上記のr(i,t)をメトリックとして仮想ネットワーク1〜Mの中から仮想ネットワークを選択する。
[第7の実施の形態]
第1の実施の形態での仮想ネットワーク決定部52の動作を以下に置き換えてもよい。
測定区間tにおける仮想ネットワークiに対する重みをw(i,t)とおく。まず、仮想ネットワークiの重みの初期値をw(i,1)=1(全てのiについて)とする。そして、区間t=1においては、メトリックr(i,t)がr(i,t)<Thrを満たす仮想ネットワークの中から仮想ネットワークiを確率w(i,1)/Σw(i,1)で選択する。Thrは予め定めた閾値である。区間tにおいてメトリックr(i,t)を測定したら、次周期で用いる重みを
Figure 2012216961
と更新する。ただし、βは、0<β<1を満たす予め定めるパラメータであり、rmaxも予め設定するパラメータでr(i,t)の取りうる値の最大値に設定する。つまり、
0≦r(i,t)/rmax≦1
となるようにする。そして、区間t(>1)においては、メトリックr(i,t)がr(i,t)<Thrを満たす仮想ネットワークの中から仮想ネットワークiを確率w(i,t)/Σw(i,t)で選択する。
第1の実施の形態では、最もメトリック値が大きいネットワークを選択していたが、本実施の形態は、第1,4,5,6の実施の形態のいずれかで定義されたメトリックについて、上記の重み選択確率を用いて仮想ネットワークを選択する。このようにする理由について述べる。単純にメトリック値が最大なネットワークを選んだ場合、いくつかの入側-出側ゲートウェイ仮想化ノードペアが同時に独立に仮想ネットワークを選択する場合、空き帯域の大きい仮想ネットワークにトラヒックが集中してしまい制御が安定しない、あるいは一期前に空いていたネットワークが却って輻輳してしまうという可能性が考えられる。そこで、このように確率的に選択させることで、一部のネットワークへのトラヒック集中を回避しつつ、空いているネットワークを効率的に利用できるようにしている。
[第8の実施の形態]
本実施の形態では、ある入側ゲートウェイ仮想化ノードから出側ゲートウェイ仮想化ノードへ向かうフローのうち、第2の実施の形態及び第3の実施の形態では、リアルタイム性重視トラヒックと判定されたフローに対し、以下の手順で仮想ネットワークを選択する。
入側 - 出側ゲートウェイ仮想化ノードペアXを接続する仮想ネットワークのうち、該フローが利用可能な仮想ネットワークがM個あるとし、また、各仮想ネットワークi(i=1からM)において、測定区間tにおけるネットワークの品質状態を表すメトリックr(i,t)を測定しておき、このメトリックを用いて転送すべき仮想ネットワークを決定する。
なお、品質状態としては、試験パケットあるいは通信中のフローを測定することで得られる遅延時間やパケット損失率とする。具体的には、仮想ネットワークiにおいて該入側 - 出側ゲートウェイ仮想化ノードペアXの間における遅延時間またはパケット損失率をr(i,t)、あるいは、そのようにゲートウェイペア毎ではなく仮想ネットワーク全体としての遅延時間またはパケット損失率の平均あるいはXパーセンタイル値をr(i,t)とする。
なお、図2に示すゲートウェイ仮想化ノードの各構成要素の動作をプログラムとして構築し、ゲートウェイ仮想化ノードとして利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。
本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。
10 仮想ネットワーク
20 仮想化ノード
30 物理ネットワーク
50 ゲートウェイ仮想化ノード
51 トラヒック識別部
52 仮想ネットワーク決定部
53 輻輳品質状態管理部
100 仮想ネットワーク管理サーバ
200 物理ネットワーク管理サーバ
210 物理リンク状態管理部
220 仮想リンク状態管理部
230 仮想リンクウェイト変更部

Claims (10)

  1. ある物理ネットワークに接続する仮想化ノードによって構築される論理網である仮想ネットワークがあるとし、複数の仮想ネットワークが構成されているとし、該仮想ネットワークの境界においてどの仮想ネットワークへパケットを送信するかを決定するゲートウェイ仮想化ノードが存在し、エンドホストまたはサーバは該ゲートウェイ仮想化ノードを介して仮想ネットワークに接続するようなネットワークにおいて、
    エンドホストまたはサーバから、あるフローからのパケットが該ゲートウェイ仮想化ノードに到着すると、
    前記ゲートウェイ仮想化ノードは、
    トラヒック測定により得られた該フローのトラヒック識別情報と、各仮想ネットワーク内のトラヒック情報を用いて、複数存在する仮想ネットワークの中から適切な仮想ネットワークを選択してパケットを転送することでトラヒックを制御する仮想ネットワーク決定ステップを行う
    ことを特徴とするトラヒック制御方法。
  2. 前記仮想ネットワーク決定ステップにおいて、
    前記トラヒック識別情報として、予め定めた測定期間Tの間に到着したトラヒック量(パケット数またはバイト数)をフロー毎にカウントしておき、該トラヒック量と、予め定めた閾値を比較して、トラヒックが閾値を超えていれば、長大トラヒックと識別し、識別されたトラヒックに適した仮想ネットワークへ転送する第1のトラヒック識別ステップ、
    または、
    前記トラヒック識別情報として、パケット間隔およびパケットサイズの分布を測定し、リアルタイム通信トラヒックか否かを判定し、リアルタイム通信トラヒックであると識別された場合は、該トラヒックに適した仮想ネットワークへ転送する第2のトラヒック識別ステップ
    のいずれかを行う
    請求項1記載のトラヒック制御方法。
  3. ある事業者がサービス提供のための物理ネットワークを複数の仮想ネットワークにスライスしてサービスを行うとし、その通信事業者内で利用されるアプリケーションに対して、ポート番号をサービス種別毎に割り当てられている場合に、
    前記トラヒック識別情報として、前記ポート番号を参照して、リアルタイム性重視トラヒックかスループット重視トラヒックに分類する第3のトラヒック識別ステップを更に行い、
    前記仮想ネットワーク決定ステップにおいて、
    前記第3のトラヒック識別ステップにおける分類に基づいて、それぞれのQoS要求に適した仮想ネットワークへトラヒックを振り分ける
    請求項1記載のトラヒック制御方法。
  4. ある入側ゲートウェイ仮想化ノードから出側ゲートウェイ仮想化ノードへ向かうフローのうち、前記第1のトラヒック識別ステップで前記長大トラヒックと判定された、または前記第3のトラヒック識別ステップで前記スループット重視トラヒックと判定されたフローに対し、入側 - 出側ゲートウェイ仮想化ノードペアXを接続する仮想ネットワークのうち、該フローが利用可能な仮想ネットワークがM個あるとし、また、各仮想ネットワークi(i=1からM)において、測定区間tにおけるネットワークの輻輳品質状態を表すメトリックr(i、t)を測定する第1の輻輳品質状態測定ステップを更に行い、
    前記仮想ネットワーク決定ステップにおいて、
    予め定めた閾値Thrに対して、前記メトリックr(i,t)がr(i,t)<Thrを満たす仮想ネットワークのうち、r(i、t)が最大となる仮想ネットワークを選択する
    請求項2または3記載のトラヒック制御方法。
  5. 前記仮想ネットワーク決定ステップにおいて、
    前記メトリックに対し、重み付け選択確率を用いて仮想ネットワークを選択する
    請求項4記載のトラヒック制御方法。
  6. ある物理ネットワークに接続する仮想化ノードによって構築される論理網である仮想ネットワークがあるとし、複数の仮想ネットワークが構成されているとし、該仮想ネットワークの境界においてどの仮想ネットワークへパケットを送信するかを決定するゲートウェイ仮想化ノードが存在し、エンドホストまたはサーバは該ゲートウェイ仮想化ノードを介して仮想ネットワークに接続するようなネットワークにおけるゲートウェイ仮想化ノード装置であって、
    エンドホストまたはサーバから、あるフローからのパケットが該ゲートウェイ仮想化ノードに到着すると、トラヒック測定により、トラヒック量、パケット間隔およびパケットサイズの分布、ポート番号のいずれかによりトラヒックを識別するトラヒック識別手段と、
    測定区間におけるネットワークの輻輳品質状態を表すメトリックを測定する輻輳品質状態管理手段と、
    前記トラヒック識別情報、各仮想ネットワーク内のトラヒック情報、前記メトリックを用いて、複数存在する仮想ネットワークの中から適切な仮想ネットワークを選択してパケットを転送することでトラヒックを制御する仮想ネットワーク決定手段と、
    を有することを特徴とするゲートウェイ仮想化ノード装置。
  7. 前記トラヒック識別手段は、
    前記トラヒック識別情報として、予め定めた測定期間Tの間に到着したトラヒック量(パケット数またはバイト数)をフロー毎にカウントしておき、該トラヒック量と、予め定めた閾値を比較して、トラヒックが閾値を超えていれば、長大トラヒックと判定する第1のトラヒック識別手段、
    または、
    前記トラヒック識別情報として、パケット間隔およびパケットサイズの分布を測定し、リアルタイム通信トラヒックか否かを判定する第2のトラヒック識別手段、
    のいずれかを含む
    請求項6記載のゲートウェイ仮想化ノード装置。
  8. 前記トラヒック識別手段は、
    ある事業者がサービス提供のための物理ネットワークを複数の仮想ネットワークにスライスしてサービスを行うとし、その通信事業者内で利用されるアプリケーションに対して、ポート番号をサービス種別毎に割り当てられている場合に、
    前記トラヒック識別情報として、前記ポート番号を参照して、リアルタイム性重視トラヒックかスループット重視トラヒックに分類する第3のトラヒック識別手段を含み、
    前記仮想ネットワーク決定手段は、
    前記第3のトラヒック識別手段における分類に基づいて、それぞれのQoS要求に適した仮想ネットワークへトラヒックを振り分ける手段を含む
    請求項6記載のゲートウェイ仮想化ノード装置。
  9. 前記輻輳品質測定手段は、
    ある入側ゲートウェイ仮想化ノードから出側ゲートウェイ仮想化ノードへ向かうフローのうち、前記第1のトラヒック識別手段で前記長大トラヒックと判定された、または前記第3のトラヒック識別ステップで前記スループット重視トラヒックと判定されたフローに対し、入側 - 出側ゲートウェイ仮想化ノードペアXを接続する仮想ネットワークのうち、該フローが利用可能な仮想ネットワークがM個あるとし、また、各仮想ネットワークi(i=1〜M)において、測定区間tにおけるネットワークの輻輳品質状態を表すメトリックr(i、t)を測定する手段を含み、
    前記仮想ネットワーク決定手段は、
    予め定めた閾値Thrに対して、前記輻輳品質測定手段で測定された前記メトリックr(i,t)がr(i,t)<Thrを満たす仮想ネットワークのうち、r(i、t)が最大となる仮想ネットワークを選択する手段を含む
    請求項6または7記載のゲートウェイ仮想化ノード装置。
  10. 前記仮想ネットワーク決定手段は、
    前記メトリックに対し、重み付け選択確率を用いて仮想ネットワークを選択する手段を含む
    請求項6記載のゲートウェイ仮想化ノード装置。
JP2011080163A 2011-03-31 2011-03-31 トラヒック制御方法及びゲートウェイ仮想化ノード装置 Withdrawn JP2012216961A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011080163A JP2012216961A (ja) 2011-03-31 2011-03-31 トラヒック制御方法及びゲートウェイ仮想化ノード装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011080163A JP2012216961A (ja) 2011-03-31 2011-03-31 トラヒック制御方法及びゲートウェイ仮想化ノード装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012216961A true JP2012216961A (ja) 2012-11-08

Family

ID=47269343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011080163A Withdrawn JP2012216961A (ja) 2011-03-31 2011-03-31 トラヒック制御方法及びゲートウェイ仮想化ノード装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012216961A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014225877A (ja) * 2013-05-15 2014-12-04 株式会社Nttドコモ ネットワークシステム及びアクセスコントローラ並びにネットワークシステムを運用する方法
WO2019064542A1 (ja) * 2017-09-29 2019-04-04 富士通株式会社 通信システム、基地局装置、端末装置、および通信方法
CN112165725A (zh) * 2016-06-15 2021-01-01 华为技术有限公司 报文处理的方法及设备
JP2021106425A (ja) * 2016-03-09 2021-07-26 株式会社Nttドコモ スライス割当方法
CN114007256A (zh) * 2021-12-15 2022-02-01 中国电信股份有限公司 终端装置、节能反馈方法、非暂态存储介质以及程序产品

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014225877A (ja) * 2013-05-15 2014-12-04 株式会社Nttドコモ ネットワークシステム及びアクセスコントローラ並びにネットワークシステムを運用する方法
JP2021106425A (ja) * 2016-03-09 2021-07-26 株式会社Nttドコモ スライス割当方法
JP7061216B2 (ja) 2016-03-09 2022-04-27 株式会社Nttドコモ スライス割当方法
CN112165725A (zh) * 2016-06-15 2021-01-01 华为技术有限公司 报文处理的方法及设备
CN112165725B (zh) * 2016-06-15 2024-03-19 华为技术有限公司 报文处理的方法及设备
WO2019064542A1 (ja) * 2017-09-29 2019-04-04 富士通株式会社 通信システム、基地局装置、端末装置、および通信方法
CN114007256A (zh) * 2021-12-15 2022-02-01 中国电信股份有限公司 终端装置、节能反馈方法、非暂态存储介质以及程序产品
CN114007256B (zh) * 2021-12-15 2024-04-09 中国电信股份有限公司 终端装置、节能反馈方法、非暂态存储介质以及程序产品

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Load balancing in data center networks: A survey
Yan et al. HiQoS: An SDN-based multipath QoS solution
Curtis et al. Mahout: Low-overhead datacenter traffic management using end-host-based elephant detection
Trestian et al. OFLoad: An OpenFlow-based dynamic load balancing strategy for datacenter networks
US8427958B2 (en) Dynamic latency-based rerouting
Pasca et al. AMPS: Application aware multipath flow routing using machine learning in SDN
JP5975083B2 (ja) 通信システム、制御装置、パケット転送経路の制御方法およびプログラム
Ye et al. A weighted ECMP load balancing scheme for data centers using P4 switches
Abbasi et al. Traffic engineering in software defined networks: a survey
Wang et al. PrePass: Load balancing with data plane resource constraints using commodity SDN switches
Xu et al. Partial flow statistics collection for load-balanced routing in software defined networks
JP2012216961A (ja) トラヒック制御方法及びゲートウェイ仮想化ノード装置
Tomovic et al. A new approach to dynamic routing in SDN networks
CN A proactive flow admission and re-routing scheme for load balancing and mitigation of congestion propagation in SDN data plane
JP2012182605A (ja) ネットワーク制御システム及び管理サーバ
Prasad et al. AMPF: Application-aware multipath packet forwarding using machine learning and SDN
Li et al. Data-driven routing optimization based on programmable data plane
Wang et al. A-ECN minimizing queue length for datacenter networks
Nepolo et al. A predictive ECMP routing protocol for fat-tree enabled data centre networks
Rabbat et al. Traffic engineering algorithms using MPLS for service differentiation
Thazin et al. Resource allocation scheme for SDN-based cloud data center network
Mon et al. Flow based traffic scheduling in software defined network
Domżał et al. Efficient congestion control mechanism for flow‐aware networks
Zhao et al. Hybrid routing by joint optimization of per-flow routing and tag-based routing in software-defined networks
Kuribayashi Dynamic Shaping Method using SDN and NFV Paradigms

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20121029

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20121029

A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20140603